способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома

Классы МПК:C02F9/12 облучение или обработка электрическим или магнитным полями
C02F1/58 удалением специфических растворенных соединений
C02F1/52 флоккуляцией или осаждением взвешенных загрязнений
C02F1/46 электрохимическими способами
C02F103/36 от производства органических соединений
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-04-13
публикация патента:

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод производства терефталевой кислоты. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением воды воздухом и последующую очистку на зернистых фильтрах в присутствии коагулянта. Вместе с коагулянтом в обрабатываемую воду подают ксантогенатсодержащее вещество. Осадок ксантогената кобальта извлекают осаждением, полученную воду направляют в плазмохимический реактор и образующийся элементарный бром отделяют в дегазаторе. Деманганацию воды осуществляют фильтрованием в скором электрохимическом фильтре с загрузкой из природного кальцита. Из промывной воды электрохимического фильтра осаждением извлекают гидроксиды марганца. Влажный осадок, содержащий ксантогенаты кобальта, совместно с коагулянтом подают в реактор противотоком воздуху из дегазатора, содержащему элементарный бром. Образовавшийся в реакторе осадок направляют на обезвоживание, а очищенную воду подают в резервуар чистой воды, обеззараживают ультрафиолетовым излучением, направляют в оборотную систему водоснабжения предприятия или на сброс. Способ обеспечивает повышение степени очистки обрабатываемой воды от кобальта, марганца и брома до требований ПДК. 1 ил., 3 табл., 3 пр.

способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома, патент № 2460694

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома, включающий обработку сточных вод импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением воды воздухом и последующую очистку на зернистых фильтрах в присутствии коагулянта, отличающийся тем, что вместе с коагулянтом в обрабатываемую воду подают ксантогенатсодержащее вещество, а образовавшийся осадок ксантогената кобальта извлекают осаждением, после чего воду пропускают в плазмохимическом реакторе, затем образовавшийся элементарный бром извлекают отдувкой в дегазаторе, процесс деманганации осуществляют фильтрованием в скором электрохимическом фильтре с загрузкой из природного кальцита, электрохимический фильтр промывают обратным током воды, из промывной воды осаждением извлекают гидроксиды марганца и влажный осадок, содержащий ксантогенаты кобальта, совместно с коагулянтом подают в реактор противотоком воздуху из дегазатора, содержащему элементарный бром, причем образовавшийся в реакторе осадок направляют на обезвоживание, а очищенную воду подают в резервуар чистой воды, обеззараживают ультрафиолетовым излучением, направляют в оборотную систему водоснабжения предприятия или на сброс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки производственных сточных вод, содержащих кобальт, марганец и бром, образующихся, например, при производстве терефталевой кислоты.

В настоящее время в промышленности известны способы очистки воды от тяжелых металлов и других загрязнений, как правило, с использованием электрических разрядов и добавляемых в воду веществ. Одним из них является способ очистки с добавлением измельченного цеолита (Патент RU № 2397959, МПК C02F 1/62, опубликован 27.08.2010), который может быть использован для очистки сточных вод в горно-обогатительной промышленности. В очищаемую воду добавляют известковое молоко, сульфат железа и цеолит, при этом цеолит добавляют первым, а известковое молоко и сульфат железа - после перемешивания цеолита с водой. Используют природный цеолит, измельченный до фракции не более 0,3 мм. Затем воду последовательно отстаивают, аэрируют, обрабатывают импульсными барьерными разрядами из расчета затрат электроэнергии не менее 50 Вт·ч/м3 воды и фильтруют. Предложенный способ обеспечивает существенное повышение степени очистки сточных вод от большого числа разновидностей тяжелых металлов.

Недостатками данного способа очистки являются большие затраты электроэнергии, а также необходимость в добавлении цеолита в очищаемую воду.

Известны также способы добавления металла в виде стружки или гранул в качестве катализатора для повышения эффективности процесса, что применяют в следующем способе очистки воды от физико-химических и микробиологических загрязнений и тяжелых металлов (Патент RU № 2220110, МПК C02F 1/48, опубликован 27.12.2003). Этот способ включает обработку воды и содержащихся в ней загрязнений в гранулированном слое металла импульсными электрическими разрядами. Обработку воды производят последовательной подачей высоковольтных и сильноточных импульсов с противоположной полярностью при отношении энергий сильноточных импульсов к высоковольтным в диапазоне 0,1-10, причем напряжение высоковольтных импульсов составляет 800-1000 В, а сильноточных - 100-300 В, а сила тока импульсов составляет соответственно 150-300 и 500-1500 А. Технический результат состоит в снижении времени очистки и уменьшении энергетических затрат.

Недостатком данного метода очистки являются большие затраты электроэнергии.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ очистки природных вод до питьевого качества и сточных вод до требований ПДК (Патент RU № 2337070, МПК C02F 1/48, опубликован 27.10.2008). Способ включает обработку импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением воды диспергированным воздухом и последующую очистку на зернистых и сорбционных фильтрах в присутствии коагулянта. Разряд создают в водной среде в присутствии в зоне разряда гранул металла, образующего нерастворимые гидроксиды. Воду обрабатывают последовательностью импульсных разрядов с энергией импульса 0,3-0,7 кДж/дм3 частотой 0,5способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома, патент № 2460694 2,0 Гц. Гранулы металла за счет гидравлических ударов образуют псевдоожиженный слой и равномерно распределяются в объеме очищаемой воды. Последующую очистку осуществляют в трехслойном зернистом фильтрующем материале, образующем в водной среде электрохимический источник тока. Сначала фильтруют по направлению движения воды через слой гранул электроотрицательного материала, затем через диэлектрический материал, а затем через слой гранул электроположительного углеродсодержащего материала со скоростью 5способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома, патент № 2460694 10 м/ч. Природные и сточные воды могут быть очищены от железа, марганца, цинка, органических загрязнений, нефтепродуктов, бактерий, вирусов и других загрязняющих веществ. Изобретение обеспечивает сокращение времени обработки воды за счет совмещения во времени и пространстве отдельных этапов осуществления многостадийного процесса, уменьшение металлоемкости оборудования, реализующего способ, снижение энергозатрат.

Недостатком способа-прототипа является отсутствие очистки воды от брома и кобальта.

Задачей изобретения является очистка сточных вод от кобальта, марганца и брома до требований ПДК выпуска в водоемы хозяйственно-питьевого назначения, а также уменьшение энергозатрат.

Способ очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома, включающий обработку сточных вод импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением воды воздухом и последующую очистку на зернистых фильтрах в присутствии коагулянта, согласно изобретению вместе с коагулянтом в обрабатываемую воду подают ксантогенатсодержащее вещество, образовавшийся осадок ксантогената кобальта извлекают осаждением, после чего воду пропускают в плазмохимическом реакторе, затем образовавшийся элементарный бром извлекают отдувкой в дегазаторе, процесс деманганации осуществляют фильтрованием в скором электрохимическом фильтре с загрузкой из природного кальцита, электрохимический фильтр промывают обратным током воды, из промывной воды осаждением извлекают гидроксиды марганца и влажный осадок, содержащий ксантогенаты кобальта, совместно с коагулянтом подают в реактор противотоком воздуху из дегазатора, содержащего элементарный бром, причем образовавшийся в реакторе осадок направляют на обезвоживание, а очищенную воду подают в резервуар чистой воды, обеззараживают ультрафиолетовым излучением, направляют в оборотную систему водоснабжения предприятия или на сброс.

Технологическая схема очистки сточных вод от кобальта, марганца и брома представлена на фигуре.

Технологическая схема включает в себя накопитель-усреднитель сточных вод 1, насосную станцию 2, смеситель 3, отстойник 4, плазмохимический реактор 5, дегазатор 6, скорый электрохимический фильтр 7, резервуар чистой воды 8, установку для обеззараживания ультрафиолетовым облучением 9. Для обработки и утилизации осадка имеется реактор 10 и шламовые площадки 11 с дренажным насосом 12. Для подачи реагентов в обрабатываемую воду существует реагентное хозяйство 13, а для промывки скорого фильтра - промывной насос 14. В схеме также имеется компрессор 15 для отдувки брома, отстойник промывных вод 16 для их очистки, источник питания плазмохимического реактора 17 и блок реагентного хозяйства 18 для подачи реагентов в реактор обработки осадка.

Очистка сточных вод производится следующим образом. Сточные воды из накопителя-усреднителя 1 с помощью насосной станции 2 подаются в смеситель 3, в который подается ксантогенатсодержащее вещество и коагулянт с помощью реагентного хозяйства 13. Образовавшийся осадок ксантогената кобальта извлекается в отстойнике 4. Для ускорения осаждения применяется коагулянт. Далее вода подается в плазмохимический реактор 5, в котором за счет периодической последовательности высоковольтных искровых разрядов происходит образование комплекса окислителей (озона, пероксида водорода, атомарного кислорода), которые окисляют бромиды до элементарного брома. Бром отделяют в дегазаторе 6 отдувкой. Извлечение марганца происходит фильтрованием в скором электрохимическом фильтре 7 с загрузкой из природного кальцита. Для увеличения эффекта очистки воды от марганца плазмохимический реактор 5 загружают железной стружкой, которая растворяется под действием искровых разрядов. Ионы железа являются катализаторами процесса деманганации в электрохимическом фильтре 7. Очищенная вода накапливается в резервуаре 8 и после обеззараживания ультрафиолетовым излучением в установке для обеззараживания 9 направляется в оборотную систему водоснабжения предприятия или на сброс.

Скорый фильтр 7 промывается обратным током воды, забираемой промывным насосом 14 из резервуара 8. Промывная вода отстаивается в отстойнике промывных вод 16 и возвращается в голову сооружений.

Осадок из отстойника 16, содержащий гидроксиды марганца, осадок из отстойника 4, содержащий ксантогенат кобальта, и коагулянт из реагентного хозяйства 18 подаются в верхнюю часть реактора 10. В нижнюю часть реактора подают воздух из дегазатора 6, содержащий элементарный бром. Пульпа и воздух движутся противотоком. В результате реакции реагентов образуются бромиды марганца и кобальта, которые осаждаются совместно с другими осадками. Коагулянт ускоряет процесс осаждения. Осадок из реактора 10 размещается на шламовой площадке 11. Дренажная вода отводится дренажным насосом 12 в голову сооружений.

Пример 1. Проводили опыты по очистке натурной сточной воды производства терефталевой кислоты от кобальта путем смешения с ксантогенатом натрия в концентрации 60 мг/л. В качестве коагулянта использовали сернокислый алюминий в концентрации 40 мг/л. После перемешивания реагентов со сточной водой проводили отстаивание в течение 2 часов. Результаты опытов и предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ при сбросе очищенных вод в водоемы хозяйственно-питьевого назначения (ПДКх-п) представлены в таблице 1.

Таблица 1
Загрязняющее вещество Концентрация, мг/л Эффект, % ПДКх-п, мг/л
ИсходнаяПосле отстаивания
Кобальт12,6 0,1 99,20,1
11,5 0,0999,2 0,1
9,4 0,08 99,10,1
Среднее значение 11,2 0,0999,2 0,1

Пример 2. Производили опыты по очистке натурной сточной воды производства терефталевой кислоты после извлечения кобальта (по примеру 1). Воду подавали в плазмохимический реактор со скоростью 20 м/ч. В плазмохимический реактор подавали импульсы напряжением 110 кВ и частотой 1 Гц. Разрядный промежуток наполовину загружали железной стружкой, которая под действием плазмы разряда растворялась с образованием гидроксида трехвалентного железа. В зоне разряда образовывались окислительные частицы, приводящие к окислению бромидов до элементарного брома, который извлекали отдувкой. Результаты анализов сточной воды на выходе из дегазатора приведены в таблице 2.

Таблица 2
Загрязняющее вещество Концентрация, мг/л Эффект, % ПДКх-п, мг/л
ИсходнаяПосле дегазации
Бром36 0,299,4 0,2
29 0,18 99,30,2
18 0,1599,1 0.2
Среднее значение27,6 0,18 99,30,2

Пример 3. Проводили опыты по доочистке натурной сточной воды производства терефталевой кислоты после извлечения кобальта и брома (по примерам 1 и 2). Воду фильтровали в скором электрохимическом фильтре с загрузкой из природного кальцита с электродами из электроположительных и электроотрицательных материалов. Скорость фильтрования - 10 м/ч. Результаты опытов представлены в таблице 3.

Таблица 3
Загрязняю

щее

вещество
Концентрация, мг/л Эффект, % ПДКх-п, мг/л
ИсходнаяПосле фильтрования
Марганец8,7 0,09 98,90,1
8,1 0,0899 0,1
6,4 0,06 990,1
Среднее значение 7,7 0,0899 0,1

Из приведенных результатов следует, что при последовательной очистке воды от кобальта, брома, марганца сточные воды очищены от этих загрязняющих веществ до ПДКх-п, что позволяет их сброс в водные объекты либо использование в оборотной системе водоснабжения предприятия.

Класс C02F9/12 облучение или обработка электрическим или магнитным полями

способ получения питьевой воды -  патент 2527788 (10.09.2014)
способ комплексной очистки воды -  патент 2524939 (10.08.2014)
способ получения питьевой воды -  патент 2523325 (20.07.2014)
способ утилизации продувочной воды циркуляционной системы -  патент 2502683 (27.12.2013)
способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления -  патент 2492149 (10.09.2013)
способ глубокой очистки сточных вод от красителей -  патент 2480424 (27.04.2013)
установка водоподготовки с обратным осмосом -  патент 2473472 (27.01.2013)
способ очистки сточных вод -  патент 2473469 (27.01.2013)
способ очистки высокозагрязненных водных жидкостей и устройство для его осуществления -  патент 2464238 (20.10.2012)
рч системы и способы для обработки соленой воды -  патент 2458012 (10.08.2012)

Класс C02F1/58 удалением специфических растворенных соединений

Класс C02F1/52 флоккуляцией или осаждением взвешенных загрязнений

способ получения водорастворимого реагента для очистки природных и сточных вод и разделения фаз -  патент 2529536 (27.09.2014)
способ получения жидкого средства для очистки воды -  патент 2528381 (20.09.2014)
способ очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов -  патент 2525245 (10.08.2014)
способ очистки природных вод -  патент 2524965 (10.08.2014)
система обработки воды с балластной флоккуляцией и седиментацией, с упрощенной рециркуляцией осадка и соответствующий ей способ -  патент 2523819 (27.07.2014)
система оборотного водоснабжения для мойки автомашин -  патент 2523802 (27.07.2014)
способ очистки воды -  патент 2523480 (20.07.2014)
способ очистки сточных вод от анионоактивных поверхностно-активных веществ -  патент 2516510 (20.05.2014)
композиции для доведения до кондиции грязевых отходов -  патент 2514781 (10.05.2014)
способ очистки жидкости флотацией -  патент 2502678 (27.12.2013)

Класс C02F1/46 электрохимическими способами

способ обесшламливания оборотных сапонитсодержащих вод и устройство для его реализации -  патент 2529220 (27.09.2014)
способ получения активированной воды -  патент 2524927 (10.08.2014)
способ очистки воды и водных растворов от анионов и катионов -  патент 2519383 (10.06.2014)
способ очистки подземных вод от ионов бора и устройство для его осуществления -  патент 2518627 (10.06.2014)
установка для электрохимической активации воды -  патент 2518606 (10.06.2014)
электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролита -  патент 2516226 (20.05.2014)
установка для получения продуктов анодного окисления растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов -  патент 2516150 (20.05.2014)
проточный электролитический элемент модульного типа -  патент 2503173 (10.01.2014)
устройство для обезжелезивания подземных вод -  патент 2501740 (20.12.2013)
способ приготовления электроактивированной воды -  патент 2501739 (20.12.2013)

Класс C02F103/36 от производства органических соединений

способ очистки водного потока, выходящего после реакции фишера-тропша -  патент 2507163 (20.02.2014)
способ очистки сточных вод от метанола -  патент 2468999 (10.12.2012)
способ подготовки пластовых вод и установка для его осуществления - универсальный флотатор -  патент 2466100 (10.11.2012)
способ очистки воды от эфиров фталевой кислоты -  патент 2465210 (27.10.2012)
экстракционный способ очистки сточных вод от ароматических аминов -  патент 2431606 (20.10.2011)
способ сорбционной очистки сточных вод от фенолов -  патент 2424193 (20.07.2011)
способ обработки сточных вод производства акриловой кислоты и/или ее производных -  патент 2422367 (27.06.2011)
способ очистки фенолосодержащей воды и устройство для его осуществления -  патент 2414429 (20.03.2011)
способ выделения метионина из отходов химического синтеза -  патент 2402492 (27.10.2010)
способ адсорбционно-каталитической очистки воды от хлорароматических соединений, катализатор-адсорбент и способ его приготовления -  патент 2400434 (27.09.2010)
Наверх